【精品】電氣控制設(shè)計(jì)中主要參數(shù)計(jì)算及常用元件選擇

1、3.43-4.1電動機(jī)起動、制動電阻計(jì)算三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)起動電阻計(jì)算為減小起動電流，增加起動轉(zhuǎn)矩，常采用轉(zhuǎn)子繞組串接電阻的方法來實(shí)現(xiàn)。為此要確定外加電阻 的級數(shù)，以及各級電阻的大小。電阻的級數(shù)越多， 起動或調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)矩波動就越小，但控制線路也就越 復(fù)雜。通常電阻級數(shù)可以根據(jù)表3j來選取。現(xiàn)代電氣自動控制技術(shù)表3電阻級數(shù)及選擇起動電阻的級數(shù)電動機(jī)容量/ kw半負(fù)荷起動全負(fù)荷起動平衡短接法不平衡短接法平衡短接法不丫衡短接法100以下100400400600454級以上4級以上5級以上4級以上5級以上6級以上起動電阻級數(shù)確定以后,對于平衡短接法，轉(zhuǎn)子每相串聯(lián)的各級電阻值，可以用下面公式計(jì)算:r

2、= kmnr(3-1)式中，加為起動電阻級數(shù)；為各級起動電阻的序號, 二1表示第一級，即最先被接的電阻；k為常數(shù)；為 最后被短接的那一級電阻值。sh x 3.4算及選擇(3-2)(3-3)k.可分別由下列兩個(gè)公式計(jì)算:e2(1-) jl-1r = _73ztxrm式中，£為電動機(jī)額定轉(zhuǎn)差率；盡為正常工作中電 動機(jī)轉(zhuǎn)子電壓(v)；厶為正常工作時(shí)電動機(jī)轉(zhuǎn)子 電流(a) o每相起動電阻的功率為：卜孰r(3-4)式中，仏為轉(zhuǎn)子起動電流（a），/2s=1.5/2； r為 每相串聯(lián)電阻（q）。3.4.1.2籠式異步電動機(jī)制動電阻的計(jì)算反接制動時(shí)，三相定子回路中各相串聯(lián)的限流 電阻及可按下面經(jīng)驗(yàn)公

3、式近似計(jì)算：(3-5)式中，q為電動機(jī)定子繞組相電壓（v）；厶為全壓 起動電流（a） ； k為系數(shù),當(dāng)要求最大反接制動電 流anv時(shí)，"013；當(dāng)要求幾v1/24時(shí)，氐=15。若在反接制動時(shí)，僅在兩相定子繞組中串接電 阻，選用電阻值應(yīng)為上述計(jì)算值的15倍，而制動電阻的功率為:(3-6)式中，人為電動機(jī)額定電流；人為每一相串接的限流電阻值。根據(jù)制動頻繁程度適當(dāng)選取前面系數(shù)。3.4.2鼠籠型電機(jī)能耗制動參數(shù)計(jì)算圖314為能耗制動整流裝置的原理圖。3.4.2.1能耗制動直流電流與電壓的計(jì)算從制動效果來看，希 望直流電流大些。但是，過大的電流會引起繞組發(fā)熱，耗能增加，而且當(dāng)磁路飽和后對制動力

4、矩的提高也不明顯，通常制動直流電流按下式選?。篿d= (24) 7?；?滬(1-2) in(3-7)式中，7。為電動機(jī)空載電流；從為電動機(jī)額定電流。制動時(shí)，直流電壓為：ud= idr(3-8)式中，尺為兩相串聯(lián)定子繞組的冷電阻。3a.2.2整流變壓器參數(shù)計(jì)算對單相橋式整流電路，變壓器二次交流電壓為:(3-9)變壓器容量計(jì)算:由于變壓器僅在能耗制動時(shí)工作，故容量允許比長期工作小。根據(jù)制動頻繁程度, 取計(jì)算容量的（1/21/4） o3.4.3控制變壓器容量計(jì)算當(dāng)控制線路比較復(fù)雜，控制電壓種類較多時(shí)，需 要采用控制變壓器進(jìn)行電壓變換，以提高工作的可靠 性和安全性?？刂谱儔浩鞯娜萘靠梢愿鶕?jù)由它供電的控

5、制線路 在最大工作負(fù)載時(shí)所需要的功率來考慮，并留有一定 的余量。即st=kts(3-10)式中，st為控制變壓器容量(va);sc為控制電 路在最大負(fù)載時(shí)所有吸持電器消耗功率的總和(va),對交流電磁式電器，sc應(yīng)取其吸持視在功 率(va)；陌為變壓器容量儲備系數(shù)，一般取 11125。常用交流電磁式電器的起動與持功率(均為視在功率)列于表32中。a 3-2起動與吸持功率電器型號起動功率s/va吸持功率sc/va電器型號起動功率s/va吸持功率sc/vajz77512cj1o-5356mqi-510i45050cj1o-106511mq1-51ii100080y y >>八* 22八

6、mq1-5121n 700八>>>>>>> >> xxxyyyyycjio-4023032mqi-51312200130cjoio7714mqi-5i4i100000480cjo-2015633cjomo280333.4.4常用電器元件的選擇在控制系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)完成之后，就可根據(jù)線路 要求，選擇各種控制電器，并以元件目錄表形式列在 標(biāo)題欄上方。正確、合理地選用各種電器元件，是控制線路 安全、可靠工作的保證，也是使電氣控制設(shè)備具有 一定的先進(jìn)性和良好的經(jīng)濟(jì)性的重要環(huán)節(jié)。下面從 設(shè)計(jì)、使用角度簡要介紹一些常用控制電器的選用 依據(jù)。3.4.4.1

7、常用電器元件的選擇原則 根據(jù)對控制元件功能的要求，確定電氣元件 的類型。比如，當(dāng)元件用于通、斷功率較大的主電 路時(shí)，應(yīng)選用交流接觸器。若有延時(shí)要求，應(yīng)選用 延時(shí)繼電器。 確定元件承載能力的臨界值及使用壽命。主 要是根據(jù)電氣控制的電壓、電流及功率大小來確定 元件的規(guī)格。 確定元器件預(yù)期的工作環(huán)境及供應(yīng)情況。如 防油、防塵、貨源等。 確定元件在供應(yīng)時(shí)所需的可靠性等。確定用 以改善元件失效率用的老化或其它篩選實(shí)驗(yàn)。釆用 與可靠性預(yù)計(jì)相適應(yīng)的降額系數(shù)等。進(jìn)行一些必要 的計(jì)算和校核。34.42電器元件的選擇(1)按鈕.開關(guān)的選擇按鈕 通常用來短時(shí)接通或斷開小電流控制電路 的一種主令電器。選用依據(jù)主要是根

8、據(jù)需要的觸頭對數(shù)、動作要求、 結(jié)構(gòu)形式、顏色以及是否需要帶指示燈等要求。目前，按鈕產(chǎn)品有多種結(jié)構(gòu)形式，多種觸頭組合 以及多種顏色，供不同使用條件選用。如起動按鈕選綠色，停止按鈕選紅色，緊急操作 選蘑菇式等。其額定電壓有交流500v、直流440v,額定電流 為5a。常選用的按鈕有l(wèi)a2, la10, la19及l(fā)a20等系列。符合iec國際標(biāo)準(zhǔn)的新產(chǎn)品有l(wèi)ay3系列，額定工作電流為158a。刀開關(guān) 又稱為閘刀，主要用于接通和切斷長期 工作設(shè)備的電源以及不經(jīng)常起動、制動和容量小于 75kw的異步電動機(jī)。主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、電流、通斷能力、 動穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流等。在使用時(shí)其額定電壓應(yīng)等于或大

9、于電路的額定 電壓；額定電流應(yīng)等于或稍大于電路的額定電流。若用刀開關(guān)控制電動機(jī)，則必須考慮電動機(jī)的 起動電流比較大，應(yīng)選用額定電流大一級的刀開關(guān)。 此外刀開關(guān)的通斷能力、動穩(wěn)定電流值等均應(yīng)符合 電路要求。刀開關(guān)選用時(shí)，主要是根據(jù)電源種類、電壓等 級、斷流容量及需要極數(shù)。當(dāng)用刀開關(guān)來控制電動 機(jī)時(shí)，其額定電流要大于電動機(jī)額定電流的3倍。組合開關(guān)主要用于電源的引入與隔離，又叫電 源隔離開關(guān)。其選用依據(jù)是電源種類、電壓等級、 觸頭數(shù)量以及斷流容量。當(dāng)采用組合開關(guān)來控制 5kw以下小容量異步電動機(jī)時(shí)，其額定電流一般取 設(shè)備的（153） i n倍。接通次數(shù)小于（1520）次 /h,常用的組合開關(guān)為hz1

10、0系列。行程開關(guān)主要用于控制運(yùn)動機(jī)構(gòu)的行程、位置 控制或聯(lián)鎖等。根據(jù)控制功能、安裝位置、電壓電 流等級，觸頭種類及數(shù)量來選擇結(jié)構(gòu)和型號。常用 的有l(wèi)x2, lx19, jlxk1型行程開關(guān)以及jxw-11> jlxk1-11型微動開關(guān)等。對于要求動作快、靈敏度高的行程控制，可采 用無觸頭接近開關(guān)，特別是近年來出現(xiàn)的霍爾接近開關(guān)性能好，壽命長，是一種值得推薦的無觸頭行程開關(guān)。斷路器（自動開關(guān)）具有過載、欠壓、短路保 護(hù)作用，故在電氣設(shè)計(jì)的應(yīng)用中越來越多。自動開關(guān)的類型較多，有框架式、塑料外殼式、限流式、手動操作式和電動操作式。在選用時(shí)，主要從保護(hù)特性要求（幾段保護(hù)）， 分?jǐn)嗄芰?、電網(wǎng)電壓類

11、型、電壓等級、長期工作負(fù) 載的平均電流、操作頻繁程度等幾方面去確定它的 型號。斷路器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定電壓、額定電流、極數(shù)、脫扣器類型及其整定電流范圍、分?jǐn)嗄芰Α幼鲿r(shí)間等。常用的有dz10系列（額定電流分10, 100, 200, 600a四個(gè)等級）。符合iec標(biāo)準(zhǔn)的 有3ve系列（額定電流從0163a） o在初步確定自動開關(guān)的類型和等級后，各級保 護(hù)動作值的整定還必須注意和上、下級開關(guān)保護(hù)特性的協(xié)調(diào)配合，從總體上滿足系統(tǒng)對選擇性保護(hù)的要求。（2）接觸器的選擇接觸器的額定電流或額定功率隨使用場合及控 制對象的不同、操作條件與工作繁重程度不同而變 化。接觸器分直流和交流接觸器兩大類，交流接

12、觸 器主要有cjo及cj10系列，直流接觸器多用czo系列。目前，符合iec和新國標(biāo)的產(chǎn)品有l(wèi)c1d系列,可與3bt系列互換使用的cjxk cjx2系列，這些新 產(chǎn)品正逐步取代cj和czo系列產(chǎn)品。在一般情況下，接觸器的選用主要依據(jù)是接觸器主觸頭的額定電壓.電流要求，輔助觸頭的種類、數(shù)量及其額定電流，控制線圈電源種類，頻率與額定電壓，操作頻繁程度和負(fù)載類型等因素。接觸器銘牌額定電壓是指主觸頭的額定電壓。 其電壓等級：交流有220v、380v和660v,在特殊場合應(yīng)用的 其額定電壓高達(dá)1140 v；sh x 3,4算及選擇直流主要有 110v、220v> 440v和660v。按規(guī)定，在接觸

13、器線圈已發(fā)熱穩(wěn)定時(shí)，加上85 %的額定電壓，銜鐵應(yīng)可靠地吸合；反之，如果工 作中電網(wǎng)電壓過低或者突然消失，銜鐵亦應(yīng)可靠地 釋放。如某負(fù)載是380v的三相異步電動機(jī)，則應(yīng)選 380v的交流接觸器。接觸器銘牌額定電流是指主觸頭的額定工作電 流。它是在一定的條件（額定電壓、使用類別和操 作頻率等）下規(guī)定的，其常用的電流等級為：交流接觸器：10a, 15a, 25a, 40a, 60a,100a, 150a, 250a, 400a, 600ao直流接觸器：25a, 40a, 60a, 100a, 150a,250a, 400a, 600ao上述電流是指接觸器安裝在敞開式控制屏上,觸頭工作不超過額定溫升

14、，負(fù)載為間斷一長期工作制時(shí)的電流值。所謂間斷一長期工作制是指接觸器連續(xù)通電時(shí)間不超過8h。若超過8h,必須空載開閉3 次以上，以消除表面氧化膜。如果上述諸條件改變 了，就要相應(yīng)修正其電流值。具體如下：當(dāng)接觸器安裝在箱柜內(nèi)時(shí)，由于冷卻條件變差, 電流要降低1020%使用；當(dāng)接觸器工作于長期工作制時(shí)，安裝是敞開式, 電流要降低2025%使用；安裝在箱柜內(nèi)時(shí)，電流 要降低2535 %使用；當(dāng)接觸器工作于重復(fù)短時(shí)工作制時(shí)，則通電持 續(xù)率不應(yīng)超過40%；敞開安裝，電流允許提高 1025%,箱柜安裝，允許提高5-10%o介于上述情況之間者，可酌情增減。吸引線圈的額定電壓等級:sh x 3.4算及選擇交流線

15、圈：36v、127v、220v和380vo直流線圈：24v、48v> 220vx 和440v。一般情況下，交流負(fù)載用交流接觸器，直流負(fù)載用直流接觸器，但交流負(fù)載頻繁動作時(shí)也可采用直流吸引線圈的接觸器。通常采用的是直流110v, 220v,交流127v, 220v, 380vo直流接觸器斷開時(shí)產(chǎn)生過電壓可達(dá) 1020倍，故不宜釆用高電壓等級（440v已停止生 產(chǎn)）。而電壓太低接通此線圈用的繼電器或接觸器 的連鎖觸頭不可靠（如灰塵.或油層存在）。接觸器的額定操作頻率是指每小時(shí)允許的操作次數(shù)，一般為300次/h、600次/ h和交流接觸器最高為600次/h；直流接觸器可高達(dá)1200次/h。動作

16、值是指接觸器的吸合電壓和釋放電壓。規(guī) 定接觸器的吸合電壓大于線圈額定電壓的85%時(shí)應(yīng) 可靠吸合，釋放電壓不高于線圈額定電壓的70%。對于交流接觸器，被選接觸器的額定電壓應(yīng)高于線路額定電壓，主觸頭的額定電流應(yīng)大于負(fù)載電 流，對于電動機(jī)負(fù)載可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算主觸頭電流>x103-kun(3-11)式中k經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取11.4； pn被控電動機(jī)額定功 率(kw)；氐電機(jī)額定線電壓(v)o對于頻繁起動、制動與頻繁正反轉(zhuǎn)工作情況，為 了防止主觸頭的燒蝕和過早損壞，應(yīng)將接觸器的額定電 梳降低一個(gè)等級使用，或?qū)⒖刂迫萘繙p半選用。接觸器控制線圈的電壓種類與電壓等級應(yīng)根據(jù)控 制線路要求選用。簡單控制線路可

17、直接選用交流380v、 220v,線路復(fù)雜，用電器較多時(shí)，應(yīng)選用127v, 110 v或更低的控制電壓。sh x 3,4算及選擇直流接觸器的選用方法與交流接觸器基本相同。(3)繼電器的選擇電磁式繼電器的選擇 中間繼電器 中間繼電器用于電路中傳遞與轉(zhuǎn)換信號，擴(kuò)大控制路數(shù)，將小功率控制信號轉(zhuǎn)換為大容 量的觸頭控制，擴(kuò)充交流接觸器及其它電器的控制作 用。其選用主要根據(jù)觸頭的數(shù)量及種類確定型號；同 時(shí)注意吸引線圈的額定電壓應(yīng)等于控制電路的電壓等級。常用jz7系列，新產(chǎn)品有jdz1系列.ca2-dn1系 列及仿西門子3th的jzc1系列等。電流、電壓繼電器 選用的主要依據(jù)是：被控 制或被保護(hù)對象的特性、

18、觸頭的種類、數(shù)量、控制 電路的電壓，電流、負(fù)載性質(zhì)等因素。線圈電壓、 電流應(yīng)滿足控制線路的要求。如果控制電流超過繼 電器觸頭額定電流，可將觸頭并聯(lián)使用。也可以采 用觸頭串聯(lián)使用方法來提高觸頭的分?jǐn)嗄芰?。時(shí)間繼電器 選用時(shí)應(yīng)考慮延時(shí)方式（通電延時(shí)或斷電延時(shí)）、延時(shí)范圍、延時(shí)精度要求、外形尺寸、安裝方式、價(jià)格等因素。常用的時(shí)間繼電器有空氣阻尼式、電磁式、電動 式及晶體管式和數(shù)字時(shí)間繼電器等。在延時(shí)精度要求不高且電源電壓波動大的場合， 宜選用價(jià)格較低的電磁式或空氣阻尼式時(shí)間繼電器。當(dāng) 延時(shí)范圍大，延時(shí)精度較高時(shí)，可選用電動式或晶體管 式時(shí)間繼電器，延時(shí)精度要求更高時(shí)，可選用數(shù)字式時(shí) 間繼電器，同時(shí)也要注意線圈電壓等級能否滿足控制電 路的要求，js7系列是應(yīng)用較多的空氣阻尼式時(shí)間繼電 器，代替它的新產(chǎn)品是jsk1。熱繼電器 對于工作時(shí)間較短、停歇時(shí)間長的電動機(jī)，如機(jī)床的刀架或工作臺的快速移動，以及雖長期工 作但過載可能性很小的電動機(jī)如排風(fēng)扇等，可以不設(shè)過 載保護(hù)，除此以外，一般電動機(jī)都應(yīng)考慮過載保護(hù)。熱繼電器有兩相式、三相式及三相帶斷相保護(hù)等形 式。對于星形接法的電動機(jī)及電源對稱性較好的情況可 釆用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器；對于三角形接法的電動機(jī)或 電源對稱性不夠好的情況則應(yīng)選用三相結(jié)構(gòu)或帶斷相保 護(hù)的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器，在重要場合或容量較大的